پچ نانوسوزنی تشخیص بیماری؛ عملکرد، مزایا و محدودیت‌های پژوهشی

پچ نانوسوزنی تشخیص بیماری چه تفاوتی با بیوپسی دارد؟

پچ‌های نانوسوزنی در برخی پژوهش‌ها برای نمونه‌برداری مولکولی از سلول‌ها یا لایه‌های سطحی بافت طراحی شده‌اند. این روش‌ها هنوز جایگزین عمومی و تأییدشده همه انواع بیوپسی نیستند؛ قدرت تشخیص، محل نمونه‌برداری و نیاز به تأیید بالینی برای هر کاربرد متفاوت است. ادعای «بدون درد» یا «بدون آسیب» نیز باید با روش و جمعیت مطالعه سنجیده شود.

برای مطالعه مطالب مرتبط، پژوهش تشخیص زودهنگام سرطان پستان با آزمایش خون را نیز ببینید.

منبع علمی: پژوهش‌های علمی مرتبط با نانوفناوری.

جمع‌آوری سریع داده‌های مولکولی از داخل سلول‌ها، بدون آسیب رساندن به آن‌ها

پچی حاوی ده‌ها میلیون نانوسوزن می‌تواند در لحظه آنچه در درون سلول‌های بدن ما می‌گذرد را بخواند؛ این فناوری می‌تواند نیاز به بیوپسی‌های زمان‌بر و دردناک را از بین ببرد. همچنین این پچ ممکن است در تشخیص بیماری‌ها و پایش روند آن‌ها نقش مهمی ایفا کند.

طبق گزارش پژوهشگران در تاریخ ۱۶ ژوئن در نشریه Nature Nanotechnology، این پچ ۸ در ۸ میلی‌متری اطلاعات مولکولی را بدون درد و بدون آسیب به بافت جمع‌آوری کرده و در عرض چند دقیقه نتایج را ارائه می‌دهد. این در حالی است که به‌طور سنتی، بیماری‌هایی مانند سرطان و اختلالات خودایمنی نیاز به بیوپسی دارند؛ فرآیندی که تهاجمی، دردناک و زمان‌بر است و گاهی روزها طول می‌کشد تا نتایج آن آماده شود.

این پچ از سوزن‌های بسیار ریزی از جنس سیلیکون متخلخل ساخته شده است. نوک هر سوزن تنها ۵۰ نانومتر قطر دارد – تقریباً به اندازه ۶۰ اتم. این نانوسوزن‌ها می‌توانند بدون آسیب جدی به غشای سلول، وارد سلول شده و ترکیباتی مانند پروتئین‌ها، RNA پیام‌رسان و لیپیدها را استخراج کنند.

در این مطالعه، تمرکز پژوهشگران بر لیپیدها – ترکیبات چربی ضروری برای عملکرد موجودات زنده – بود. آن‌ها این پچ را بر روی بافت‌های سرطانی مغز، هم از نمونه‌های انسانی و هم از موش‌های آزمایشگاهی، اعمال کردند. با استفاده از طیف‌سنجی جرمی، اطلاعات مربوط به ترکیب لیپیدی در هر نقطه از پچ به‌دست آمد.

سپس با کمک مدل‌های مختلف هوش مصنوعی، نقشه‌های دوبعدی به‌دست‌آمده از ترکیب لیپیدها با نمونه‌های بیوپسی دارای نتایج شناخته‌شده مقایسه شد. در ۲۵ مورد از ۲۷ مقایسه، نتایج پچ با نتایج بیوپسی مطابقت داشت. این یافته‌ها نشان می‌دهند که نمونه‌های جمع‌آوری‌شده توسط پچ حاوی اطلاعات کافی برای تشخیص تومور، پایش پیشرفت بیماری یا ارزیابی پاسخ به درمان هستند.

به گفته‌ی دکتر «چیرو چیاپینی»، پژوهشگر نانوفناوری و مهندسی زیستی در کالج کینگ لندن:

«این روش تهاجمی نیست، چرا که اندازه نوک سوزن بسیار کوچک است و غشای سلول را به گونه‌ای تخریب نمی‌کند که نتواند خود را ترمیم کند.»

اگرچه این مطالعه محدود به بررسی لیپیدها و نوع خاصی از تومور مغزی به نام گلیوما بود، اما تیم پژوهشی در حال گسترش توانایی‌های این پچ است. چیاپینی می‌گوید:

«ما داده‌هایی داریم که نشان می‌دهد می‌توان همین نوع تحلیل را بر روی RNA پیام‌رسان و پروتئین‌ها نیز انجام داد.»

دکتر «تانه نهو دو»، مهندس زیست‌پزشکی از دانشگاه نیو ساوت ولز استرالیا (که در این پژوهش شرکت نداشته)، این فناوری را نویدبخش می‌داند، به‌ویژه برای نمونه‌برداری‌های مکرر، غیرمخرب و نقشه‌برداری مولکولی دقیق از بافت‌های زنده. او می‌گوید:

«این پچ به‌ویژه برای ردیابی پیشرفت بیماری و پاسخ به درمان در تومورهای متابولیک فعال مانند گلیوما بسیار ارزشمند است.»

با این حال، دکتر دو اضافه می‌کند که یکی از محدودیت‌های این فناوری، ناتوانی آن در نمونه‌برداری از بافت‌های عمقی بدن است.

چیاپینی نیز با این نظر موافق است:

«این فناوری اساساً برای سطح بافت طراحی شده است؛ که هم می‌تواند یک محدودیت و هم یک مزیت باشد.»

او کاربردهای بالقوه این پچ را در حین جراحی‌ها متصور است، جایی که پزشکان می‌توانند در لحظه اطلاعات حیاتی درباره بافت‌هایی که باید روی آن‌ها عمل انجام دهند به‌دست آورند. همچنین، این پچ می‌تواند جایگزین بیوپسی در غربالگری بیماری‌هایی مانند سرطان دهان، اختلالات چشمی، تصلب شرایین (آترواسکلروز) و پایش زخم‌ها شود.

References

T.W. Reichman et al. Stem cell-derived, fully differentiated islets for type 1 diabetes. The New England Journal of Medicine. Published online June 20, 2025. doi: 10.1056/NEJMoa2506549.

برای آشنایی با نمونه‌ای دیگر از نوآوری‌های ابزار تشخیص و غربالگری پزشکی، مقاله فناوری‌های جدید غربالگری سرطان پستان را مطالعه کنید.

پچ نانوسوزنی تشخیص بیماری چه محدودیت‌هایی در اعتبارسنجی بالینی دارد؟

پچ‌های پژوهشی باید برای هر نشانگر زیستی به‌طور مستقل از نظر کیفیت نمونه، حساسیت و ویژگی روش تشخیص، احتمال نتیجه مثبت یا منفی کاذب و سازگاری با بافت ارزیابی شوند. نتایج یک آزمایش روی بافت آزمایشگاهی به معنی تأیید کاربرد گسترده در غربالگری یا جایگزینی همه روش‌های نمونه‌برداری نیست.

در متن علمی باید تفاوت «نمونه‌برداری کم‌تهاجمی»، «بدون درد» و «بدون نیاز به بیوپسی» روشن بماند؛ میزان درد و امکان جایگزینی یک آزمایش در کاربردهای مختلف یکسان نیست.

سوالات متداول درباره پچ نانوسوزنی تشخیص بیماری